在物理學上，能有多種形式，如熱能、動能、位能、電能等，這些形式的能是可以互相轉換的，例如高處的水流到低處時會有較快的速度，就是位能轉換成動能的現象。熱力學（thermodynamics）是專門討論各種形式的能相互轉換的學問，其中有三大定律。
n熱力學第零定律(熱平衡)
兩個不同溫度之閉合系統接觸，會令高溫系統變冷，低溫系統變暖，兩個系統終會達至一樣溫度。
n熱力學第一定律 (能量不滅定律 )
能在各種形式間轉換時其總量不變。
能量可以不同形式存在，並且可相互轉換，但總量不變。描述第一定律的能量均衡
式中，只論及能量在數量上的守恆，對於不同形式、不同條件的能量，均無所區分，亦
即總能量同是 100 百萬焦耳的高溫蒸氣與攝氏 40 度的溫水，在第一定律中被視為
等值。
式中，只論及能量在數量上的守恆，對於不同形式、不同條件的能量，均無所區分，亦
即總能量同是 100 百萬焦耳的高溫蒸氣與攝氏 40 度的溫水，在第一定律中被視為
等值。
n熱力學第二定律(不可逆原理)
˙物體趨向最大亂度。
˙任何裝置都不能不間斷地把工作系統所吸收的熱能100％全部轉換為功。
˙熱能不會自動地從溫度較低的區域傳向溫度較高的區域。
n熱力學第三定律
任何結晶性物體在絕對零度時的隨機度應為零。
通俗的說法：任何自發性的變化都使系統的隨機度增加。這個定律規範了任何自發的變化程序均趨向平衡穩定狀態，使系統隨機度變高。根據第三定律還可以計算系統趨向平衡時的能量變化。